JP6126761B1 - 繊維強化シート及び構造体 - Google Patents

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Abstract

強度に優れている繊維強化シートに関する。本発明に係る繊維強化シートは、樹脂と、繊維束とを含み、樹脂を含浸していない表面を有する樹脂未含浸繊維束部又は樹脂を含浸していない表面を有する樹脂部分含浸繊維束部を含み、第1の表面と、前記第1の表面とは反対に第2の表面とを有し、シート本体部と、前記第1の表面側にて前記シート本体部から突出している少なくとも1つの突条部とを備え、前記第1の表面と前記第2の表面との内の少なくとも一方に、前記樹脂未含浸繊維束部又は前記樹脂部分含浸繊維束部を含む。

Description

本発明は、繊維束を含む繊維強化シートに関する。また、本発明は、上記繊維強化シートを用いた構造体に関する。
一般に、繊維強化シートでは、強化繊維束中に樹脂を含浸させ、樹脂と強化繊維とを一体化させることで、高い性能を発現している。
強化繊維束中に含浸される樹脂としては、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂等が挙げられる。高分子量の熱硬化性樹脂や、一般の熱可塑性樹脂の溶融粘度は高い。溶融粘度が高い樹脂を強化繊維束中に含浸させることは容易ではない。このため、繊維強化シートを各種の形状に成形することは容易ではなく、特に大型の繊維強化シートを成形することは容易ではない。
下記の特許文献1には、湾曲形状を有する繊維強化プラスチック成形品が開示されている。この成形品は、繊維束を有する連続繊維強化シートを含む少なくとも3層以上の積層体である。この成形品では、意匠面を構成する最表層から2層目に不織布シートが挟まれている。この成形品は、最表層の連続繊維束の配向方向に直交する方向に湾曲している。この成形品は、例えば、パソコンやOA機器、携帯電話等の部品や筐体部分として用いられる。特許文献1では、成形品は比較的小さく、成形品の用途として、風車翼は特に記載されていない。
ところで、従来、風車翼、航空機及び船舶などに、大型の成形体が用いられている。風力発電に用いられる風車翼には、強度が高く、軽量であり、かつ耐久性が高いことが求められている。
下記の特許文献2には、外皮層間又は内側に、翼の主強度部材であるスパーキャップが配置されている風車翼が開示されている。上記スパーキャップは、翼(風車翼本体)とは別に成形されている。上記スパーキャップを上記外皮層用のドライ繊維及びサンドイッチコア材とともに型の上に配置して、真空引きしながら樹脂を含浸させることで、風車翼が得られている。
特開2011−255533号公報 特開2009−287514号公報
従来の繊維強化シートでは、強度を十分に高めることが困難である。特に、長さ方向が1m以上、更には3m以上である大型の繊維強化シートである場合に、強度が十分に高くならない。また、特許文献2に記載の風車翼では、強度が十分に高くならないことがある。
本発明の目的は、強度に優れている繊維強化シートを提供することである。また、本発明は、強度に優れている構造体を提供することも目的とする。
本発明の広い局面によれば、樹脂と、繊維束とを含み、樹脂を含浸していない表面を有する樹脂未含浸繊維束部又は樹脂を含浸していない表面を有する樹脂部分含浸繊維束部を含み、第1の表面と、前記第1の表面とは反対に第2の表面とを有し、シート本体部と、前記第1の表面側にて前記シート本体部から突出している少なくとも1つの突条部とを備え、前記第1の表面と前記第2の表面との内の少なくとも一方に、前記樹脂未含浸繊維束部又は前記樹脂部分含浸繊維束部を含む、繊維強化シートが提供される。
本発明に係る繊維強化シートのある特定の局面では、前記突条部が、前記樹脂を含む。
本発明に係る繊維強化シートのある特定の局面では、前記突条部が、繊維束を含まない繊維束未含有樹脂部を含む。
本発明に係る繊維強化シートのある特定の局面では、前記繊維強化シートは、樹脂を含浸している表面を有する樹脂含浸繊維束部を含まないか又は含み、前記突条部が、前記繊維束未含有樹脂部を含み、かつ前記突条部が、前記樹脂未含浸繊維束部、前記樹脂部分含浸繊維束部又は前記樹脂含浸繊維束部を含み、前記突条部の内部に前記繊維束未含有樹脂部が位置し、前記突条部の表面部に前記樹脂未含浸繊維束部、前記樹脂部分含浸繊維束部又は前記樹脂含浸繊維束部が位置する。
本発明に係る繊維強化シートのある特定の局面では、樹脂を含浸している表面を有する樹脂含浸繊維束部を含む。
本発明に係る繊維強化シートのある特定の局面では、前記繊維強化シートは、前記第2の表面に、前記樹脂含浸繊維束部を含む。
本発明に係る繊維強化シートのある特定の局面では、前記繊維強化シートは、前記突条部が位置する前記第1の表面側に、前記樹脂含浸繊維束部を含む。
本発明に係る繊維強化シートのある特定の局面では、前記繊維強化シートは、前記突条部が位置する前記第1の表面側に、前記樹脂未含浸繊維束部又は前記樹脂部分含浸繊維束部を含む。
本発明に係る繊維強化シートのある特定の局面では、前記繊維強化シートは、前記第2の表面に、前記樹脂未含浸繊維束部又は前記樹脂部分含浸繊維束部を含む。
本発明に係る繊維強化シートのある特定の局面では、前記突条部が、直線状に延びている部分を有し、他の特定の局面では、前記突条部が、曲線状に延びている部分を有する。
本発明に係る繊維強化シートのある特定の局面では、前記突条部が複数である。本発明に係る繊維強化シートのある特定の局面では、隣り合う複数の前記突条部の延びる方向が、平行であるか、又は、10°以下でずれた方向である。
本発明に係る繊維強化シートのある特定の局面では、前記繊維強化シートは、湾曲している部分を有する。
本発明に係る繊維強化シートのある特定の局面では、前記突条部が側面に窪みを有する。
本発明に係る繊維強化シートのある特定の局面では、前記繊維強化シートは、前記第2の表面側にて前記シート本体部から突出している少なくとも1つの第2の突条部を備える。
本発明に係る繊維強化シートのある特定の局面では、長さ方向の寸法が、1m以上である。
本発明に係る繊維強化シートのある特定の局面では、前記繊維強化シートは、風車翼に用いられる。
本発明の広い局面によれば、取り付け対象部材と、上述した繊維強化シートにより形成された繊維樹脂部とを備え、前記取り付け対象部材の表面に、前記繊維樹脂部が取り付けられている、構造体が提供される。
本発明に係る構造体のある特定の局面では、前記取り付け対象部材が風車翼本体であり、前記風車翼本体の表面に、前記繊維樹脂部が取り付けられており、構造体は風車翼である。本発明に係る構造体のある特定の局面では、前記繊維強化シートが、樹脂を含浸している表面を有する樹脂含浸繊維束部を含まないか又は含み、前記繊維強化シートにおける前記樹脂未含浸繊維束部、前記樹脂部分含浸繊維束部又は前記樹脂含浸繊維束部に樹脂又は接着剤が含浸された状態で、前記取り付け対象部材の表面に、前記繊維樹脂部が取り付けられている。
本発明に係る繊維強化シートは、樹脂と、繊維束とを含み、樹脂を含浸していない表面を有する樹脂未含浸繊維束部又は樹脂を含浸していない表面を有する樹脂部分含浸繊維束部を含み、第1の表面と、上記第1の表面とは反対に第2の表面とを有し、シート本体部と、上記第1の表面側に上記シート本体部から突出している少なくとも1つの突条部とを備え、上記第1の表面と上記第2の表面との内の少なくとも一方に、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部を含むので、強度を高めることができる。
図1(a)、(b)及び(c)は、本発明の第1の実施形態に係る繊維強化シートを示す正面断面図、上面図及び下面図である。 図2(a)、(b)及び(c)は、本発明の第2の実施形態に係る繊維強化シートを示す正面断面図、上面図及び下面図である。 図3(a)、(b)及び(c)は、本発明の第3の実施形態に係る繊維強化シートを示す正面断面図、上面図及び下面図である。 図4(a)、(b)及び(c)は、本発明の第4の実施形態に係る繊維強化シートを示す正面断面図、上面図及び下面図である。 図5は、図1に示す繊維強化シートを用いた風車翼を示す断面図である。
以下、本発明の詳細を説明する。
本発明に係る繊維強化シートは、シート本体部と、上記シート本体部の第1の表面から突出している複数の第1の突条部とを備える。
本発明に係る繊維強化シートは、樹脂と、繊維束とを含む。本発明に係る繊維強化シートは、樹脂を含浸していない表面(外側の表面)を有する樹脂未含浸繊維束部又は樹脂を含浸していない表面(外側の表面)を有する樹脂部分含浸繊維束部を含む。上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部はそれぞれ、樹脂を含浸していない表面を有する。上記樹脂未含浸繊維束部は、樹脂を含浸していない。上記樹脂未含浸繊維束部は、繊維束を含む。上記樹脂部分含浸繊維束部は、樹脂を部分的に含浸している。上記樹脂部分含浸繊維束部は、繊維束と、繊維束に部分的に含浸された樹脂とを含む。上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部は、樹脂を含浸していない表面を有するので、液状物又は溶融物を含浸可能である。上記液状物又は上記溶融物としては、樹脂及び接着剤等が挙げられる。
本発明に係る繊維強化シートは、第1の表面と、上記第1の表面とは反対に第2の表面とを有する。
本発明に係る繊維強化シートは、シート本体部と、少なくとも1つの第1の突条部(後述する第2の突条部と区別するために第1の突条部と呼ぶことがある)とを備える。少なくとも1つの第1の突条部は、上記第1の表面側に上記シート本体部から突出している。上記第1の突条部は複数であることが好ましい。
本発明に係る繊維強化シートは、上記第1の表面と上記第2の表面との内の少なくとも一方に、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部を含む。
本発明では、上記の構成が備えられているので、強度がかなり高くなる。特に、長さ方向が1m以上、更には3m以上である大型の繊維強化シートであっても、強度が十分に高くなる。
さらに、本発明では、上記の構成が備えられているので、繊維強化シートの厚みを厚くしなくても、十分に高い強度を確保できる。上記第1の突条部は、強度の向上に大きく寄与する。
さらに、本発明では、上記の構成が備えられているので、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部に樹脂を含浸させることで、強固な取り付けを行うことができ、強固な貼り合わせを行うことができる。上記樹脂は接着剤であってもよい。樹脂含浸繊維束には、熱可塑性樹脂が含浸されていることが多い。熱可塑性樹脂を含浸している表面を有する樹脂含浸繊維束である場合に、該表面を取り付け対象部材(貼り付け対象部材)に強固に取り付け、貼り合わせることは困難である。本発明では、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部が表面にあるので、強固な取り付けを行うことができ、強固な貼り合わせを行うことができる。
本発明に係る繊維強化シートは、上記第2の表面側に上記シート本体部から突出している少なくとも1つの第2の突条部を備えていてもよい。上記第2の突条部は複数であることが好ましい。
強度を効果的に高める観点からは、本発明に係る繊維強化シートは、樹脂を含浸している表面を有する樹脂含浸繊維束部を含むことが好ましい。この樹脂含浸繊維束部は複合繊維束部である。上記樹脂含浸繊維束部は、樹脂を含浸している表面を有する。上記樹脂含浸繊維束部は、繊維束と、繊維束に含浸された樹脂とを含む。
本発明に係る繊維強化シートは、上記第1の表面のみに、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部を含んでいてもよく、上記第2の表面のみに、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部を含んでいてもよく、上記第1の表面と上記第2の表面との双方に、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部を含んでいてもよい。
本発明に係る繊維強化シートは、上記第1の表面のみに、上記樹脂含浸繊維束部を含んでいてもよく、上記第2の表面のみに、上記樹脂含浸繊維束部を含んでいてもよく、上記第1の表面と上記第2の表面との双方に、上記樹脂含浸繊維束部を含んでいてもよい。
本発明に係る繊維強化シートでは、上記シート本体部のみが、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部を含んでいてもよく、上記突条部のみが、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部を含んでいてもよく、上記シート本体部及び上記突条部の双方が、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部を含んでいてもよい。
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明する。以下に示す図面の異なる箇所は互いに置き換え可能である。
図1(a)、(b)及び(c)は、本発明の第1の実施形態に係る繊維強化シート1を示す正面断面図、上面図及び下面図である。図1(a)は、図1(b)のI−I線に沿う断面図である。
繊維強化シート1は、第1の表面1aと、第1の表面1aとは反対に第2の表面1bとを有する。第1の表面1aと第2の表面1bとは、繊維強化シート1における対向し合う両側の主面である。第1の表面1aと第2の表面1bとは露出している。
繊維強化シート1は、樹脂と、繊維束とを含む。繊維強化シート1は、繊維束を含まない繊維束未含有樹脂部11を含む。繊維束未含有樹脂部11は、上記樹脂を含む。繊維強化シート1は、樹脂含浸繊維束部12を含む。樹脂含浸繊維束部12は、上記樹脂及び上記繊維束を含み、上記樹脂を含浸している表面を有する。繊維強化シート1は、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13を含む。樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13は、上記繊維束を含み、樹脂を含浸していない表面を有する。上記樹脂部分含浸繊維束部は、上記樹脂及び上記繊維束を含み、樹脂を含浸していない表面を有する。樹脂含浸繊維束部12及び樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13は、シートである。
上記繊維強化シートが、上記繊維束未含有樹脂部を有することによって、軽量化が可能である。
繊維強化シート1では、1つの樹脂含浸繊維束部12が、一方の表面側に複数の線状凸部を有し、他方の表面側に複数の線状凹部を有するように成形されており、繊維強化シート1は、成形体である。上記線状凸部は、突条部である。樹脂含浸繊維束部12の線状凹部に、樹脂が充填されており、具体的には繊維束未含有樹脂部11が充填されている。繊維強化シート1では、1つの樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13が用いられている。樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13の一方の表面上に、1つの樹脂含浸繊維束部12が配置されている。樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13の一方の表面上に、複数の繊維束未含有樹脂部11が部分的に配置されており、繊維束未含有樹脂部11を覆うように、1つの樹脂含浸繊維束部12が配置されている。
繊維強化シート1は、シート本体部21と、複数の第1の突条部22とを備える。図1(a)に示す破線部が、シート本体部21と、第1の突条部22との境界である。
第1の突条部22は、線状凸部である。第1の突条部22は、リブである。
シート本体部21は、繊維強化シート1の第2の表面1b側の表面部であり、露出している。複数の第1の突条部22は、第1の表面1a側にてシート本体部21から突出している。第1の突条部22は、繊維強化シート1の第1の表面1a側の表面部であり、露出している。
シート本体部21は、繊維束未含有樹脂部11と、樹脂含浸繊維束部12と、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13とを有する。シート本体部21は、第2の表面1b側に、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13を有する。シート本体部21は、第1の表面1a側に、繊維束未含有樹脂部11と、樹脂含浸繊維束部12とを有する。シート本体部21は、繊維強化シート1における繊維束未含有樹脂部11の一部と、繊維強化シート1における樹脂含浸繊維束部12の一部とを有する。
第1の突条部22は、繊維束未含有樹脂部11と、樹脂含浸繊維束部12とを有する。第1の突条部22は、繊維束を含まない樹脂部分(繊維束未含有樹脂部11)を有する。第1の突条部22は、繊維強化シート1における繊維束未含有樹脂部11の一部と、繊維強化シート1における樹脂含浸繊維束部12の一部とを有する。第1の突条部22では、第1の突条部22の内部に、繊維束未含有樹脂部11が位置し、第1の突条部22の表面部に樹脂含浸繊維束部12が位置する。繊維束未含有樹脂部11の第1の表面1a側に、樹脂含浸繊維束部12が位置する。繊維束未含有樹脂部11は、樹脂含浸繊維束部12と、シート本体部21における樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13とで囲まれており、覆われている。
第1の突条部22の断面形状は、直方体状である。第1の突条部22は、第2の表面1b側と第1の表面1a側とで、同じ幅を有する。
繊維強化シート1では、第1の突条部22は、直線状に延びている部分を有する。
繊維強化シート1は、湾曲している部分を有する。
繊維強化シート1は、第2の表面1bに、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13を有する。繊維強化シート1は、例えば、第2の表面1b側から、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13に樹脂又は接着剤を含浸させつつ、取り付け対象部材(貼り付け対象部材)に貼り付けて、取り付けることができる。
図2(a)、(b)及び(c)は、本発明の第2の実施形態に係る繊維強化シート1Aを示す正面断面図、上面図及び下面図である。図2(a)は、図2(b)のI−I線に沿う断面図である。
繊維強化シート1Aは、第1の表面1Aaと、第1の表面1Aaとは反対に第2の表面1Abとを有する。
繊維強化シート1Aは、樹脂と、繊維束とを含む。繊維強化シート1Aは、繊維束を含まない繊維束未含有樹脂部11Aを含む。繊維強化シート1Aは、樹脂含浸繊維束部12Aを含む。繊維強化シート1Aは、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Aを含む。
繊維強化シート1Aは、シート本体部21Aと、複数の第1の突条部22Aとを備える。図2(a)に示す破線部が、シート本体部21Aと、第1の突条部22Aとの境界である。
繊維強化シート1Aでは、1つの樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Aが、一方の表面側に複数の線状凸部を有し、他方の表面側に複数の線状凹部を有するように成形されており、繊維強化シート1Aは、成形体である。樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Aの線状凹部に、繊維束未含有樹脂部11Aが充填されている。繊維強化シート1Aでは、1つの樹脂含浸繊維束部12Aが用いられている。樹脂含浸繊維束部12Aの一方の表面上に、1つの樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Aが配置されている。樹脂含浸繊維束部12Aの一方の表面上に、複数の繊維束未含有樹脂部11Aが部分的に配置されており、繊維束未含有樹脂部11Aを覆うように、1つの樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Aが配置されている。
シート本体部21Aは、繊維強化シート1Aの第2の表面1Ab側の表面部であり、露出している。複数の第1の突条部22Aは、第1の表面1Aa側にてシート本体部21Aから突出している。第1の突条部22Aは、繊維強化シート1Aの第1の表面1Aa側の表面部であり、露出している。
シート本体部21Aは、繊維束未含有樹脂部11Aと、樹脂含浸繊維束部12Aと、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Aとを有する。シート本体部21Aは、第2の表面1Ab側に、樹脂含浸繊維束部12Aを有する。シート本体部21Aは、第1の表面1Aa側に、繊維束未含有樹脂部11Aと、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Aとを有する。シート本体部21Aは、繊維強化シート1Aにおける繊維束未含有樹脂部11Aの一部と、繊維強化シート1Aにおける樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Aの一部とを有する。
第1の突条部22Aは、繊維束未含有樹脂部11Aと、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Aとを有する。第1の突条部22Aは、繊維強化シート1Aにおける繊維束未含有樹脂部11Aの一部と、繊維強化シート1Aにおける樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Aの一部とを有する。第1の突条部22Aでは、第1の突条部22Aの内部に、繊維束未含有樹脂部11Aが位置し、第1の突条部22Aの表面部に樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Aが位置する。繊維束未含有樹脂部11Aの第1の表面1Aa側に、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Aが位置する。繊維束未含有樹脂部11Aは、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Aと、シート本体部21Aにおける樹脂含浸繊維束部12Aとで囲まれており、覆われている。
第1の突条部22Aの側面は、窪み22Aaを有する。第1の突条部22Aは、第1の表面1Aa側の先端において、幅が広がっている。第1の突条部22Aは、第2の表面1Ab側から第1の表面1Aa側にむけて、幅が広がっている領域を有する。第1の突条部22Aの断面形状は、逆台形状である。
繊維強化シート1Aでは、窪み22Aaに、樹脂又は接着剤を充填させることができ、アンカー効果によって強固な接着を行うことができる。
繊維強化シート1Aでは、第2の表面1Ab側から第1の表面1Aa側にむけて、幅が広がっている領域を有するので、第1の表面1Aaの先端における取り付け対象部材(貼り付け対象部材)に取り付ける面積を大きくすることができ、接着を容易に行うことができ、強固な接着を行うことができる。
強固な接着を行うために、上記第1の突条部の断面形状は、T字形状等であってもよいまた、後述する第2の突条部にも、上記第1の突条部と同様の窪みを形成することができる。
上記第1の突条部の窪みは、例えば、繊維強化シートを第1の表面側から押し潰すことにより容易に形成することができる。また、樹脂含浸繊維束部、又は、樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部の成形時に、上記第1の突条部の窪みが形成される成形を行ってもよい。
繊維強化シート1Aでは、第1の突条部22Aは、曲線状に延びている部分を有する。
上記第1の突条部は、直線状に延びていてもよく、曲線状に延びていてもよい。
繊維強化シート1Aは、平面状であり、湾曲していない。
上記繊維強化シートは、平面状であってもよく、湾曲している部分を有していてもよい。さらに、上記繊維強化シートは、他の形状を有していてもよい。
繊維強化シート1Aは、第1の表面1Aaに、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Aを有する。繊維強化シート1Aは、例えば、第1の表面1Aa側から、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Aに樹脂又は接着剤を含浸させつつ、取り付け対象部材(貼り付け対象部材)に貼り付けて、取り付けることができる。
繊維強化シート1Aを第1の表面1Aa側から、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Aに樹脂又は接着剤を含浸させつつ、取り付け対象部材(貼り付け対象部材)に取り付ける場合に、貼り付け後の第1の突条部22Aの間の隙間には、発泡体等の材料を充填してもよい。また、貼り付け後の第1の突条部22Aの間の隙間に充填される材料は、樹脂の過度の流れを規制してもよい。
図3(a)、(b)及び(c)は、本発明の第3の実施形態に係る繊維強化シート1Cを示す正面断面図、上面図及び下面図である。図3(a)は、図3(b)のI−I線に沿う断面図である。
繊維強化シート1Bは、第1の表面1Baと、第1の表面1Baとは反対に第2の表面1Bbとを有する。
繊維強化シート1Bは、樹脂と、繊維束とを含む。繊維強化シート1Bは、繊維束を含まない繊維束未含有樹脂部11Bを含む。繊維強化シート1Bは、樹脂含浸繊維束部12Bを含む。繊維強化シート1Bは、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bを含む。
繊維強化シート1Bは、シート本体部21Bと、複数の第1の突条部22Bと、複数の第2の突条部23Bとを備える。図3(a)に示す2つの破線部が、シート本体部21Bと第1の突条部22Bとの境界、及びシート本体部21Bと第2の突条部23Bとの境界である。
繊維強化シート1Bでは、2つの樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bが、一方の表面側に複数の線状凸部を有し、他方の表面側に複数の線状凹部を有するように成形されており、成形体である。樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bの線状凹部に、繊維束未含有樹脂部11Bが充填されている。繊維強化シート1Bでは、1つの樹脂含浸繊維束部12Bが用いられている。樹脂含浸繊維束部12Bの一方の表面上に、1つの樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bが配置されている。樹脂含浸繊維束部12Bの他方の表面上に、1つの樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bが配置されている。樹脂含浸繊維束部12Bの一方の表面上に、複数の繊維束未含有樹脂部11Bが部分的に配置されており、繊維束未含有樹脂部11Bを覆うように、1つの樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bが配置されている。樹脂含浸繊維束部12Bの他方の表面上に、複数の繊維束未含有樹脂部11Bが部分的に配置されており、繊維束未含有樹脂部11Bを覆うように、1つの樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bが配置されている。
シート本体部21Bは、繊維強化シート1Bの厚み方向の中央に位置している。複数の第1の突条部22Bは、第1の表面1Ba側にてシート本体部21Bから突出している。第1の突条部22Bは、繊維強化シート1Bの第1の表面1Ba側の表面部であり、露出している。複数の第2の突条部23Bは、第2の表面1Bb側にてシート本体部21Bから突出している。第2の突条部23Bは、繊維強化シート1Bの第2の表面1Bb側の表面部であり、露出している。
シート本体部21Bは、繊維束未含有樹脂部11Bと、樹脂含浸繊維束部12Bと、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bを有する。シート本体部21Bは、第2の表面1Bb側に、繊維束未含有樹脂部11Bと、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bとを有する。シート本体部21Bは、第1の表面1Ba側に、繊維束未含有樹脂部11Bと、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bとを有する。シート本体部21Bは、厚み方向の中央において、樹脂含浸繊維束部12Bを有する。シート本体部21Bは、繊維強化シート1Bにおける繊維束未含有樹脂部11Bの一部と、繊維強化シート1Bにおける樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bの一部とを有する。
第1の突条部22Bは、繊維束未含有樹脂部11Bと、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bとを有する。第1の突条部22Bは、繊維強化シート1Bにおける繊維束未含有樹脂部11Bの一部と、繊維強化シート1Bにおける樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bの一部とを有する。第1の突条部22Bでは、第1の突条部22Bの内部に、繊維束未含有樹脂部11Bが位置し、第1の突条部22Bの表面部に樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bが位置する。繊維束未含有樹脂部11Bの第1の表面1Ba側に、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bが位置する。繊維束未含有樹脂部11Bは、第1の表面1Ba側で樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bで囲まれており、覆われている。
第2の突条部23Bは、繊維束未含有樹脂部11Bと、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bとを有する。第2の突条部23Bでは、第2の突条部23Bの内部に、繊維束未含有樹脂部11Bが位置し、第2の突条部23Bの表面部に樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bが位置する。繊維束未含有樹脂部11Bの第2の表面1Bb側に、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bが位置する。繊維束未含有樹脂部11Bは、第2の表面1Bb側で樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bで囲まれており、覆われている。
第1の突条部22Bの断面形状は、直方体状である。第1の突条部22Bは、第2の表面1Bb側と第1の表面1Ba側とで、同じ幅を有する。第2の突条部23Bの断面形状は、直方体状である。第2の突条部23Bは、第1の表面1Ba側と第2の表面1Bb側とで、同じ幅を有する。
繊維強化シート1Bでは、第1の突条部22Bは、直線状に延びている部分を有する。
繊維強化シート1Bは、平面状であり、湾曲していない。
繊維強化シート1Bは、第1の表面1Baに、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bを有する。繊維強化シート1Bは、例えば、第1の表面1Ba側から、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bに樹脂又は接着剤を含浸させつつ、取り付け対象部材(貼り付け対象部材)に貼り付けて、取り付けることができる。
繊維強化シート1Bは、第2の表面1Bbにも、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bを有する。繊維強化シート1Bは、例えば、第2の表面1Bb側からも、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Bに樹脂又は接着剤を含浸させつつ、取り付け対象部材(貼り付け対象部材)に貼り付けて、取り付けることができる。
繊維強化シート1Bは、両面に、取り付け対象部材(貼り付け対象部材)に貼り付けて、取り付けることができる。
繊維強化シート1Bでは、第1の突条部22Bの延びる方向と、第2の突条部23Bの延びる方向とは平行である。強度をより一層高める観点からは、上記第1の突条部の延びる方向と上記第2の突条部の延びる方向とは、ずれていることが好ましく、5°以上ずれた方向であることが好ましく、10°以上ずれた方向であることがより好ましい。折り曲げ加工性をより一層高める観点からは、上記第1の突条部の延びる方向と上記第2の突条部の延びる方向とは、平行であるか、又は10°以下ずれた方向であることが好ましい。上記第1の突条部の延びる方向と上記第2の突条部の延びる方向とがずれている場合に、5°以下ずれた方向であることがより好ましい。
図4(a)、(b)及び(c)は、本発明の第4の実施形態に係る繊維強化シート1Bを示す正面断面図、上面図及び下面図である。図4(a)は、図4(b)のI−I線に沿う断面図である。
繊維強化シート1Cは、第1の表面1Caと、第1の表面1Caとは反対に第2の表面1Cbとを有する。
繊維強化シート1Cは、樹脂と、繊維束とを含む。繊維強化シート1Cは、繊維束を含まない繊維束未含有樹脂部11Cを含む。繊維強化シート1Cは、樹脂含浸繊維束部12Cを含む。繊維強化シート1Cは、上記繊維束として、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Cを含む。
繊維強化シート1Cは、シート本体部21Cと、複数の第1の突条部22Cとを備える。図4(a)に示す破線部が、シート本体部21Cと、第1の突条部22Cとの境界である。
繊維強化シート1Cでは、1つの樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Cが、一方の表面側に複数の線状凸部を有し、他方の表面側に複数の線状凹部を有するように成形されており、成形体である。樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Cの線状凹部に、繊維束未含有樹脂部11Cが充填されている。繊維強化シート1Cでは、1つの樹脂含浸繊維束部12Cが、一方の表面側に複数の線状凸部を有し、他方の表面側に複数の線状凹部を有するように成形されており、成形体である。樹脂含浸繊維束部12Cの線状凹部に、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Cの線状凸部が挿入されている。繊維強化シート1Cでは、1つの樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Cが用いられている。樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Cの一方の表面上に、1つの樹脂含浸繊維束部12Cが配置されている。複数の繊維束未含有樹脂部11Cが間隔を隔てて配置されており、繊維束未含有樹脂部11Cを覆うように、1つの樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Cが配置されており、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Cを覆うように、1つの樹脂含浸繊維束部12Cが配置されている。
シート本体部21Cは、繊維強化シート1Cの第2の表面1Cb側の表面部であり、露出している。複数の第1の突条部22Cは、第1の表面1Ca側にてシート本体部21Cから突出している。第1の突条部22Cは、繊維強化シート1Cの第1の表面1Ca側の表面部であり、露出している。
シート本体部21Cは、繊維束未含有樹脂部11Cと、樹脂含浸繊維束部12Cと、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Cとを有する。シート本体部21Cは、第2の表面1Cb側に、繊維束未含有樹脂部11Cと、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Cを有する。シート本体部21Cは、第1の表面1Ca側に、繊維束未含有樹脂部11Cと、樹脂含浸繊維束部12Cと、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Cとを有する。シート本体部21Cは、繊維強化シート1Cにおける繊維束未含有樹脂部11Cの一部と、繊維強化シート1Cにおける樹脂含浸繊維束部12Cの一部と、繊維強化シート1Cにおける樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Cの一部とを有する。
第1の突条部22Cは、繊維束未含有樹脂部11Cと、樹脂含浸繊維束部12Cと、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Cとを有する。第1の突条部22Cは、繊維強化シート1Cにおける繊維束未含有樹脂部11Cの一部と、繊維強化シート1Cにおける樹脂含浸繊維束部12Cの一部と、繊維強化シート1Cにおける樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Cの一部とを有する。第1の突条部22Cでは、第1の突条部22Cの内部に、繊維束未含有樹脂部11Cが位置し、第1の突条部22Cの表面部に樹脂含浸繊維束部12Cが位置する。繊維束未含有樹脂部11Cと樹脂含浸繊維束部12Cとの間に、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13Cが位置する。繊維束未含有樹脂部11Cの第1の表面1Ca側に、樹脂含浸繊維束部12Cが位置する。
第1の突条部22Cの断面形状は、直方体状である。第1の突条部22Cは、第2の表面1Cb側(第1の突条部22Cの基部)と第1の表面1Ca側とで、同じ幅を有する。
繊維強化シート1Cでは、第1の突条部22Cは、直線状に延びている部分を有する。
図4(b)に示すように、第1の突条部22Cは、繊維強化シート1Cの一端から他端にかけて、全体に渡っては設けられていない。
繊維強化シート1Cは、平面状であり、湾曲していない。
繊維強化シート1Cは、第1の表面1Caに、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部12Cを有する。繊維強化シート1Cは、例えば、第1の表面1Ca側から、樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部12Cに樹脂又は接着剤を含浸させつつ、取り付け対象部材(貼り付け対象部材)に貼り付けて、取り付けることができる。
(繊維強化シートの他の詳細)
樹脂:
上記樹脂は、熱硬化性樹脂、熱硬化性樹脂の硬化物又は熱可塑性樹脂であることが好ましく、熱可塑性樹脂であることが好ましい。
上記熱可塑性樹脂として、必要な加温条件下で適切な粘度となる熱可塑性樹脂が好ましい。上記熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、及びポリエステル樹脂等が挙げられる。上記ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン樹脂及びポリプロピレン樹脂等が挙げられる。上記ポリアミド樹脂としては、脂肪族ポリアミド樹脂が挙げられ、具体的にはポリアミド66、ポリアミド6、及びポリアミド12等が挙げられる。上記ポリスチレン樹脂は、スチレン重合体樹脂、AS樹脂及びABS樹脂等が挙げられる。上記ポリエステル樹脂としては、脂肪族ポリエステル樹脂が挙げられ、具体的にはポリ乳酸樹脂等が挙げられる。
諸物性に優れる観点、並びに樹脂の含浸性などを良好にする観点からは、ポリオレフィン樹脂が好ましい。
上記繊維強化シートにおいて、上記樹脂には、気泡が含有されていてもよい。気泡の含有は、軽量化に寄与し、大型の繊維強化シートにおいて特に有利である。
繊維束:
繊維束は、例えば、強化繊維束である。繊維束の弾性率、特に強化繊維束の弾性率は比較的高い。
繊維束の材料の具体例としては、ガラス繊維及び炭素繊維等が挙げられる。強度を高める観点から、繊維束の材料は、ガラス繊維又は炭素繊維であることが好ましい。
上記炭素繊維の好ましい例としては、PAN系炭素繊維、PITCH系炭素繊維等が挙げられる。上記ガラス繊維の好ましい例としては、Eガラス繊維等が挙げられる。
上記繊維束の形態は、平織であってもよく、綾織であってもよく、朱子織であってもよい。また、織加工されていない繊維束を用いてもよい。
上記繊維束における平均繊維径は、好ましくは6μm以上、好ましくは27μm以下である。上記平均繊維径は、任意の10か所以上の繊維径(最大径)を平均することにより求められる。
上記繊維束における繊維の本数は特に限定されない。上記繊維束における繊維の本数は好ましくは1000本以上、好ましくは50000本以下である。上記繊維束の材料が炭素繊維である場合に、上記繊維束における繊維の本数は好ましくは1000本以上、好ましくは50000本以下である。上記繊維束の材料がガラス繊維である場合に、上記繊維束における繊維の本数は好ましくは1000本以上、好ましくは20000本以下である。
上記繊維束は、複数の繊維の束である。上記繊維束の形態は特に限定されない。上記繊維束は、ステッチ等により形成された繊維シートであってもよい。
繊維シートの性能の指標の1つとして、単位面積(通常は1m角)あたりの重量があり、その性能は目付量として表現される。繊維シートにおける目付量は好ましくは100g/m以上、好ましくは400g/m以下である。目付量が上記下限以上であると、繊維束の強度がより一層高くなる。目付量が上記上限以下であると、樹脂の含浸性がより一層高くなる。
繊維束を構成する各繊維には張力が付与される。繊維に張力が付与されると、繊維間距離が狭くなる傾向がある。このため、繊維束は、繊維間距離を広げる処理がされていることが好ましい。上記繊維束は、繊維間距離を広げているスペーサ粒子を含むことが好ましい。このように繊維間距離を広げておくことで、繊維に高い張力が付与されても、繊維間の距離が予め広くされているので、樹脂の含浸が容易になる。また、繊維に張力が付与されても、繊維間距離が狭くなりにくい。
上記スペーサの材料は特に限定されない。上記スペーサ粒子の材料は、含浸時の温度や圧力でスペーサ粒子が過度に変形しない材料であることが好ましい。
上記スペーサの材料としては、ナフトキサジン樹脂が好ましい。ナフトキサジン樹脂は炭化しやすく、高い温度や圧力が付与された場合においても、過度に軟化しにくい。このため、繊維間距離が十分に確保され、樹脂の含浸性がより一層高くなる。
上記スペーサ粒子は、ナフトキサジン樹脂粒子又は無機粒子であることが好ましい。上記スペーサ粒子は、無機粒子であることが好ましく、金属粒子を除く無機粒子であることがより好ましい。上記無機粒子に関しては、コロイド状態の無機粒子分散液に、塩析などの処理を施し、粒子を凝集させ、スペーサとして適する大きさの粒子に調整してもよい。
繊維強化シート:
強度を効果的に高める観点からは、上記突条部の幅は、好ましくは1cm以上、より好ましくは5cm以上、更に好ましくは10cm以上、特に好ましくは30cm以上である。繊維強化シートの変形を容易にする観点からは、上記突条部の幅は、好ましくは5m以下、より好ましくは1m以下、更に好ましくは50cm以下、特に好ましくは10cm以下である。
強度を効果的に高める観点からは、上記突条部の長さは、好ましくは10cm以上、より好ましくは50cm以上、更に好ましくは1m以上、特に好ましくは3m以上、最も好ましくは10m以上である。繊維強化シートの変形を容易にする観点からは、上記突条部の長さは、好ましくは100m以下、より好ましくは10m以下、更に好ましくは5m以下、特に好ましくは1m以下である。
厚みを薄くしても高い強度が得られることから、上記突条部の高さは、好ましくは50cm以下、より好ましくは30cm以下、更に好ましくは5cm以下である。強度をより一層高める観点からは、上記突条部の高さは、好ましくは5mm以上、より好ましくは1cm以上、更に好ましくは5cm以上である。
強度を効果的に高める観点からは、上記繊維強化シートの長さ方向の寸法は、好ましくは10cm以上、より好ましくは50cm以上、更に好ましくは1m以上、特に好ましくは3m以上、最も好ましくは10m以上である。上記繊維強化シートの長さ方向の寸法は、繊維強化シートの変形を容易にする観点からは、好ましくは100m以下、より好ましくは10m以下、更に好ましくは5m以下、特に好ましくは1m以下である。
厚みを薄くしても高い強度が得られることから、上記繊維強化シートの平均厚みは、好ましくは1m以下、より好ましくは50cm以下、更に好ましくは10cm以下である。強度をより一層高める観点からは、上記繊維強化シートの平均厚みは、好ましくは1cm以上、より好ましくは5cm以上、更に好ましくは10cm以上である。
上記繊維強化シートにおいて強度のばらつきを抑える観点からは、隣り合う複数の上記第1の突条部の延びる方向が、平行であるか、又は、10°以下でずれた方向であることが好ましい。上記繊維強化シートにおいて強度のばらつきを抑える観点からは、隣り合う複数の上記第2の突条部の延びる方向が、平行であるか、又は、10°以下でずれた方向であることが好ましい。隣り合う複数の上記第1の突条部の延びる方向がずれている場合に、5°以下でずれていることがより好ましい。
また、上記繊維強化シートは、1つで用いることができ、2以上積層して用いることもできる。
繊維強化シートの製造方法:
上記繊維強化シートの成形方法としては、特に上記樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合の方法として、加熱により樹脂を軟化させた状態でロールフォーミング成形を行う方法等が挙げられる。また、突条部に樹脂を充填させるために、押出機を用いて、金型内に充填された樹脂を押出し、冷却しながら、押出物を引き取る方法を用いることができる。また、突条部を湾曲した状態にする方法としては、押出物を引き取った後に、樹脂が軟化状態又は樹脂の結晶化が完了していない状態で、押出物を曲げ加工する方法等が挙げられる。
突条部を湾曲した状態にする他の方法としては、突条部を構成する外面の繊維含有率を異ならせる方法又は突条部を構成する外面の繊維の配向を異ならせる方法で、外面の加熱膨張率を変えることにより湾曲させる方法が挙げられる。例えば、片面の繊維含有率を多くし、片面の繊維含有率を少なくした場合、少ない面が樹脂の結晶化により、より収縮しやすくなるため、繊維含有率が少ない面側が凹むように湾曲させることができる。
繊維強化シートの具体的な製造方法としては、樹脂を含浸している樹脂含浸繊維束部、又は、樹脂を含浸していない表面を有する樹脂未含浸繊維束部又は樹脂を含浸していない表面を有する樹脂部分含浸繊維束部を、一方の表面側に複数の突条部を形成するように成形して、成形体を得る成形工程を備え、上記樹脂含浸繊維束部、及び、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部のうち、上記樹脂含浸繊維束部を用いた場合には、上記成形体の表面上に、樹脂を含浸していない表面を有する樹脂未含浸繊維束部又は樹脂を含浸していない表面を有する樹脂部分含浸繊維束部を配置する配置工程を備える、繊維強化シートの製造方法が挙げられる。上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部を用いた場合には、上記配置工程は行わなくてもよい。
上記繊維強化シートの製造方法において、上記樹脂含浸繊維束部、及び、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部のうち、上記樹脂含浸繊維束部を用いることが好ましい。上記繊維強化シートの製造方法では、上記成形工程において、上記樹脂含浸繊維束部を用いてもよく、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部を用いてもよい。強度を効果的に高める観点からは、上記成形工程において、上記樹脂含浸繊維束部を用いることが好ましい。
上記第1の突条部を良好な形状で形成し、強度を効果的に高める観点からは、上記成形工程において、異形ロールにより、成形を行うことが好ましい。
成形を容易に行う観点からは、上記成形工程において、他方の表面側に複数の線状凹部を形成するように成形することが好ましい。
上記繊維強化シートの製造方法は、上記成形体の上記線状凹部に、樹脂を充填する充填工程を備えることが好ましい。上記線状凹部に樹脂を充填することで、軽量化と強度の向上とを両立することができる。
用途:
上記繊維強化シートを用いることで、各種の構造体の表面に所定方向に突条部(リブ)構造を付与することができる。特に、その突条部の延びる方向に対して、著しく、強度を向上させることができる。突条部の延びる方向とずれた方向の強度を高めたい場合には、例えば、板材をはめ込むことができる。上記繊維強化シートにより付与される突条部(リブ)の構造を基礎にして、自由な補強が可能である。
また、本発明では、複数の突条部(リブ等)を平行(略平行を含む)にすることで、その方向での強度を向上させることができる。場合によっては、1つの突条部の形態で、筋として応用展開することができる。この場合に、複数の突条部を有する繊維強化シートを切断して、1つの突条部を有する繊維強化シートを得てもよい。1つの突条部を有する繊維強化シートであっても、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部に樹脂又は接着剤を含浸させることで、繊維強化シートを他の筋(金属筋、繊維強化プラスチック筋等)と強固に取り付けて、使用することができる。
上記繊維強化シートは、様々な用途において、取り付け対象部に取り付けて用いることができる。上記繊維強化シートの用途としては、風車翼、航空機、船舶、車両、土木建築用の床板、屋根材、及びパイプ等が挙げられる。上記繊維強化シートは、風車翼に好適に用いられ、具体的には風車翼の補強部材として好適に用いられる。また、上記樹脂シートは、天然ガス用のパイプラインの補強部材として用いることもできる。
上記繊維強化シートは、取り付け対象部材(構造体本体)の表面に、上記繊維樹脂部が取り付けられている構造体を得るために好適に用いることができる。上記構造体としては、風車翼、航空機、船舶、車両、土木建築用の床板、屋根材、及びパイプ等が挙げられる。
上記構造体の製造方法は、上記繊維強化シートを用いて、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部に樹脂の一部を含浸させ、かつ該樹脂により構造体本体を形成し、上記繊維強化シートにより繊維樹脂部を形成し、上記構造体本体の表面に、上記繊維樹脂部が取り付けられた構造体を得る工程を備えることが好ましい。
上記構造体の製造方法において、樹脂を含浸している樹脂含浸繊維束部、又は、樹脂を含浸していない表面を有する樹脂未含浸繊維束部又は樹脂を含浸していない表面を有する樹脂部分含浸繊維束部である成形体であって、一方の表面側に複数の突条部を有する成形体を用い、上記成形体が、上記樹脂含浸繊維束部、及び、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部のうち、上記樹脂含浸繊維束部である場合には、上記成形体の表面上に、樹脂を含浸していない表面を有する樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部を配置する配置工程を備えることが好ましい。上記成形体が、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部である場合には、上記配置工程は行わなくてもよい。
上記構造体の製造方法では、上記樹脂含浸繊維束部である成形体を用いてもよく、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部である成形体を用いてもよい。強度を効果的に高める観点からは、上記成形工程において、上記樹脂含浸繊維束部である成形体を用いることが好ましい。
上記構造体の製造方法は、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部に樹脂の一部を含浸させ、かつ該樹脂により構造体本体を形成し、上記繊維強化シートにより繊維樹脂部を形成し、上記構造体本体の表面に、上記繊維樹脂部が取り付けられた構造体を得る工程を備えることが好ましい。
樹脂を効率的に含浸させ、剥離をより一層抑え、強度を効果的に向上させる観点からは、上記構造体の製造方法では、脱気下で、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部に樹脂を含浸させることが好ましい。
樹脂を効率的に含浸させ、剥離をより一層抑え、強度を効果的に向上させる観点からは上記構造体の製造方法では、真空バック内で、脱気下で、上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部に樹脂を含浸させることが好ましい。
(風車翼)
上記構造体は、風車翼であることが好ましい。上記風車翼は、風車翼本体と、上記繊維強化シートにより形成された繊維樹脂部とを備える。上記風車翼では、上記風車翼本体の表面に、上記繊維樹脂部が取り付けられている。上記繊維樹脂部の脱離を効果的に抑える観点からは、上記風車翼では、上記繊維強化シートにおける上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部に樹脂又は接着剤が含浸された状態で、上記風車翼本体の表面に、上記繊維樹脂部が取り付けられていることが好ましい。
図5は、図1に示す繊維強化シート1を用いた風車翼51を示す断面図である。風車翼51は、構造体である。
風車翼51は、風車翼本体61と、繊維強化シート1により形成された繊維樹脂部1Xとを備える。風車翼本体61の表面に、繊維樹脂部1Xが取り付けられている。本実施形態では、風車翼本体61の外側の表面61aに、繊維樹脂部1Xが取り付けられている。風車翼本体61は、取り付け対象部材である。なお、図5では、図示の便宜上、繊維樹脂部1Xは、略図で示されている。
風車翼本体61の内側の表面61bに、繊維樹脂部が取り付けられていてもよい。
風車翼51では、繊維強化シート1により形成された繊維樹脂部1Xが取り付けられているため、強度を飛躍的に高めることができる。さらに、風車翼51では、繊維強化シート1における樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部13に樹脂又は接着剤が含浸された状態で、風車翼本体61の表面に、繊維樹脂部1Xが取り付けられている。風車翼51と繊維樹脂部1Xとは、一体化させることができる。このため、繊維樹脂部1Xの剥離を抑えることができる。
風車翼51のように、上記構造体本体として、風車翼本体を形成し、風車翼を得ることが好ましい。
上記樹脂未含浸繊維束部又は上記樹脂部分含浸繊維束部に含浸される上記樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂及び湿気硬化性樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂が好ましい。
上記樹脂又は接着剤は、熱硬化性を有していてもよい。上記樹脂又は接着剤の加熱の温度は、好ましくは熱硬化性を考慮して適宜設定される。繊維樹脂部の突条部などの形状変化を抑える観点からは、加熱の温度は、好ましくは120℃以下である。
1,1A,1B,1C…繊維強化シート
1a,1Aa,1Ba,1Ca…第1の表面
1b,1Ab,1Bb,1Cb…第2の表面
1X…繊維樹脂部
11,11A,11B,11C…繊維束未含有樹脂部
12,12A,12B,12C…樹脂含浸繊維束部
13,13A,13B,13C…樹脂未含浸繊維束部又は樹脂部分含浸繊維束部
21,21A,21B,21C…シート本体部
22,22A,22B,22C…第1の突条部
22Aa…窪み
23B…第2の突条部
51…風車翼(構造体)
61…風車翼本体(取り付け対象部材)
61a…外側の表面
61b…内側の表面

Claims (22)

  1. 樹脂と、繊維束とを含み、
    樹脂を含浸していない表面を有する樹脂未含浸繊維束部又は樹脂を含浸していない表面を有する樹脂部分含浸繊維束部を含み、
    樹脂を含浸している表面を有する樹脂含浸繊維束部を含まないか又は含み、
    第1の表面と、前記第1の表面とは反対に第2の表面とを有し、
    シート本体部と、前記第1の表面側にて前記シート本体部から突出している少なくとも1つの突条部とを備え、
    前記第1の表面と前記第2の表面との内の少なくとも一方に、前記樹脂未含浸繊維束部又は前記樹脂部分含浸繊維束部を含み、
    前記突条部が、前記樹脂未含浸繊維束部、前記樹脂部分含浸繊維束部又は前記樹脂含浸繊維束部を含む、繊維強化シート。
  2. 前記突条部が、前記樹脂を含む、請求項1に記載の繊維強化シート。
  3. 前記突条部が、繊維束を含まない繊維束未含有樹脂部を含む、請求項2に記載の繊維強化シート。
  4. 記突条部の内部に前記繊維束未含有樹脂部が位置する、請求項3に記載の繊維強化シート。
  5. 前記突条部の表面部に前記樹脂未含浸繊維束部、前記樹脂部分含浸繊維束部又は前記樹脂含浸繊維束部が位置する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の繊維強化シート。
  6. 樹脂を含浸している表面を有する樹脂含浸繊維束部を含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の繊維強化シート。
  7. 前記第2の表面に、前記樹脂含浸繊維束部を含む、請求項に記載の繊維強化シート。
  8. 前記突条部が位置する前記第1の表面側に、前記樹脂含浸繊維束部を含む、請求項に記載の繊維強化シート。
  9. 前記突条部が位置する前記第1の表面側に、前記樹脂未含浸繊維束部又は前記樹脂部分含浸繊維束部を含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の繊維強化シート。
  10. 前記第2の表面に、前記樹脂未含浸繊維束部又は前記樹脂部分含浸繊維束部を含む、請求項1〜及びに記載の繊維強化シート。
  11. 前記突条部が、直線状に延びている部分を有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の繊維強化シート。
  12. 前記突条部が、曲線状に延びている部分を有する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の繊維強化シート。
  13. 前記突条部が複数である、請求項1〜12のいずれか1項に記載の繊維強化シート。
  14. 隣り合う複数の前記突条部の延びる方向が、平行であるか、又は、10°以下でずれた方向である、請求項13に記載の繊維強化シート。
  15. 湾曲している部分を有する、請求項1〜14のいずれか1項に記載の繊維強化シート。
  16. 前記突条部が側面に窪みを有する、請求項1〜15のいずれか1項に記載の繊維強化シート。
  17. 前記第2の表面側にて前記シート本体部から突出している少なくとも1つの第2の突条部を備える、請求項1〜16のいずれか1項に記載の繊維強化シート。
  18. 長さ方向の寸法が、1m以上である、請求項1〜17のいずれか1項に記載の繊維強化シート。
  19. 風車翼に用いられる、請求項1〜18のいずれか1項に記載の繊維強化シート。
  20. 取り付け対象部材と、
    請求項1〜19のいずれか1項に記載の繊維強化シートにより形成された繊維樹脂部とを備え、
    前記取り付け対象部材の表面に、前記繊維樹脂部が貼り付けられている、構造体。
  21. 前記取り付け対象部材が風車翼本体であり、
    前記風車翼本体の表面に、前記繊維樹脂部が取り付けられており、
    構造体は風車翼である、請求項20に記載の構造体。
  22. 記繊維強化シートにおける前記樹脂未含浸繊維束部、前記樹脂部分含浸繊維束部又は前記樹脂含浸繊維束部に樹脂又は接着剤が含浸された状態で、前記取り付け対象部材の表面に、前記繊維樹脂部が取り付けられている、請求項20又は21に記載の構造体。
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